光電池是利用光伏效應(yīng)制成的檢測光輻射的器件，主要是利用價帶電子在光的照射下產(chǎn)生電動勢。光電池也叫太陽能電池，直接把太陽光轉(zhuǎn)變成電。因此光電池的特點是能夠把地球從太陽輻射中吸收的大量光能轉(zhuǎn)化換成電能。

光電池的種類很多，常用有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化銀光電池等。主要用于儀表，自動化遙測和遙控方面。有的光電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽@種光電池又叫太陽能電池。太陽能電池作為能源廣泛應(yīng)用在人造地衛(wèi)星、燈塔、無人氣象站等處。

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在世界范圍內(nèi)的實施，新能源的開發(fā)與利用顯得尤為重要。在有關(guān)光電池的技術(shù)走進(jìn)了我們的生活，因此這對于光電池的應(yīng)用與發(fā)展方向進(jìn)行的研究具有較為廣泛的意義。

光電池的種類

光電池的種類很多，有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化鎘、砷化鎵光電池等。其中硅光電池由于其轉(zhuǎn)換效率高、壽命長、價格便宜而應(yīng)用最為廣泛。

光電池的分類

電源

直流電源可以分為電流電源，電壓電源，光電池的特性很接近理想電流電源的特性，可以認(rèn)為是理想電流電源。

電池

A. 單層光電池（Single-layer Solar Cell）：

光電池像“三明治（Sandwich）“，外兩層是保護(hù)層，中間的一層是主體，由硅（Silicon）物質(zhì)組成。

硅原子中的“外層繞軌電子 （Orbit electron）”比較松動，易被「擊 （Bombard）」出。

這和用硅制造「半導(dǎo)體（電晶體）」的考慮是一樣的。再就是「硅」到處都是，便宜，而且“物性”穩(wěn)定。

光（Light）是由「光子 （Photon）」連續(xù)不斷自太陽（Sun）射來。

白光中有「紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫 」 7 色頻率（Frequency）的“成份光 （component light） ”。現(xiàn)今商用「光電池」所依賴的是「紅光頻率」。

光電池的表面，只讓「紅色光通過」，將他色光一律反射出去。

「紅光子（Red light Photon）」將“矽”中的「外軌電子 （Orbit Electron）」釋出，由一導(dǎo)線引至轉(zhuǎn)換器（Inverter*）中，直流電 變成交流電（Alternating Current）。這種 交流電 與電力公司的 供電一樣，可以「照明」、「熱水」、「烹飪」等用。

*即 “整流器 （Rectifier）”的對等裝置。整流器 可將 交流電 變成 直流電。

日間每家「產(chǎn)生」的電用不完，賣回給電力公司。晚間沒有電，向電力公司買！這樣，屋頂裝有「光電池」的家庭，每月只付有限的電費。家居負(fù)？大為減輕。

B. 多層光電池（Multi-layer Solar Cell）：

單只用一個頻率的光電池之效率很低。送至 Mars 火星上的 Mover 用的就是這種多層光電池（Multi-layer Solar Cell）三年多了，運轉(zhuǎn)仍好。

太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位

（1）硅太陽能電池

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。

單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%。在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產(chǎn)品。

多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。

非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題，那么，非晶硅大陽能電池?zé)o疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

（2）多元化合物薄膜太陽能電池

多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機(jī)鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產(chǎn)品。

砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強(qiáng)，對熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。

銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點，將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的來源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發(fā)展又必然受到限制。

（3）聚合物多層修飾電極型太陽能電池

以有機(jī)聚合物代替無機(jī)材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機(jī)材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優(yōu)勢，從而對大規(guī)模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機(jī)材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機(jī)材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實用意義的產(chǎn)品，還有待于進(jìn)一步研究探索。

（4）納米晶太陽能電池

納米TiO2晶體化學(xué)能太陽能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達(dá)到2O年以上。

但由于此類電池的研究和開發(fā)剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。

（5）有機(jī)太陽能電池

有機(jī)太陽能電池，顧名思義，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。大家對有機(jī)太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽能電池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它無機(jī)材料制成的。